השראה לילדים להבין את מכניקת הקוונטים מסתמכת על סיפורי דמיון, אם יש מה להמשיך ב-"Cosmos Quantum Quest" האחרון.
כדי להכיר בהשנה הבינלאומית של האו"ם למדע וטכנולוגיה קוונטיתעלון המדע המקוון לילדים של CSIRO,Double Helix Extra, עםקוֹסמוֹסוהמכון האוסטרלי לפיזיקה(AIP) אתגר את הקוראים שלנו להדגים כיצד הם יסבירו לילדים בגילאי 12-14 את הפרטים של פיזיקת הקוונטים.
על בסיס שהסבר כזה חייב להיות פשוט, הגבלנו את ההזדמנות ל-250 מילים או סרטון של 90 שניות.
מתוך 19 הערכים, 5 נחשבו שימושיים או טובים מאוד. השופטים חיפשו שתי איכויות עיקריות בערכים: דיוק מדעי ויכולת לשלב קהל צעיר.
הם אמרו: "לעיתים קרובות ניתן לראות במכניקת הקוונטים נושא מאיים ומופשט, אבל זו בעצם רק נקודת מבט שונה על העולם שסביבנו.
"ההגשות החזקות ביותר תפסו את הפרספקטיבה הזו ביעילות, והציגו את המדע בצורה ברורה ושובת לב כאחד. הם הצליחו לפשט מושגים מורכבים תוך שהם נשארים נאמנים לעובדות, ועודדו את התלמידים לחשוב אחרת ולחקור יותר. התרשמנו מהיצירתיות ומהמסירות בכל כניסה, וניכר שיש תשוקה עזה להנגיש ומרגש את המדע עבור לומדים צעירים”.
הטובים מבין הערכים יהיופורסם בDouble Helix Extra, החל מהערך הזה של נתן לונג באוניברסיטת NSW.
קווסט קוונטים 1
הדבורה הקוונטית
דמיינו דבורה, נקרא לה דבורה קלאסית. כנפי הדבורה מתנופפות למעלה ולמטה, למעלה ולמטה, למעלה ולמטה. אנחנו יודעים שהכנפיים של הדבורה הן למעלה או שהן למטה, או שהן נמצאות איפשהו באמצע. אם יכולת להאט את תנועתם ולהסתכל מקרוב, תוכל לראות את הכנפיים מסתובבות בין המיקום למעלה ולמטה. עכשיו דמיינו דבורה אמיתית. האם אתה יכול לדעת אם הכנפיים שלו למעלה או למטה? אתה לא יכול נכון? הכנפיים כמעט נראות כאילו הן למעלה ולמטה בו זמנית! תחזיק את הזיכרון הזה. עכשיו, בואו נצמצם את הדבורה כך שתהיה דבורה קטנטנה, נקרא לה דבורה קוונטית. בעולם הקוונטי, הדבורה עדיין מנפנפת בכנפיה, אבל עכשיו אנחנו לא יודעים אם כנפי הדבורה למעלה או למטה (בדיוק כמו הזיכרון שלנו). בעולם הזה, הכנפיים הן למעלה והן למטה בו זמנית! בעולם הקוונטי, היינו אומרים שכנפי הדבורה נמצאות ב"סופרפוזיציה" של היות למעלה ולמטה. עם זאת, אם נצלם את כנפי הדבורה באמצעות מצלמה ברזולוציה גבוהה, התמונה תראה שהכנפיים נמצאות למעלה או למטה! כאשר אנו צופים בכנפיים, הסופרפוזיציה שלהן קורסת למעלה או למטה בעולם הקוונטי. אבל אם הדבורה עפה בעולם הקוונטי מבלי שנצפה, אז הכנפיים נמצאות במצב המוזר הזה בין למעלה למטה, בדיוק כמו בזיכרון שלנו.
נשיאת ה-AIP, ניקול בל, שמחה לראות את התגובה החיובית לאתגר ההסבר הקוונטי.
"יצאנו לאתגר את המשתתפים להסביר את מכניקת הקוונטים בצורה שתהדהד עם תלמידי בית הספר, והמאמץ שראינו היה מרשים", אומר בל.
"התחרות הדגישה עד כמה זה יכול להיות עוצמתי להציג מדע מורכב בצורה נגישה ומרתקת. זה היה מעורר השראה לראות כל כך הרבה דרכים יצירתיות להפוך את הפיזיקה הקוונטית לקשרית, ואני נרגש לראות איך הרעיונות האלה יעזרו לעורר סקרנות במוחות צעירים."
רשומה נוספת של סטודנטית ל-UNSW מישל לוקאס תוארה גם היא כ"הסבר טוב" על ידי השופטים:
קווסט קוונט 2
האם אי פעם קראת ספר הרפתקאות בחר בעצמך עם סופים שונים ואתה יכול לבחור איזה מהם אתה קורא? מדע הקוונטים משתמש ברעיון הזה של אפשרויות מרובות כדי לפתור בעיות מסובכות.
הקוואנטום מתמקד בהבנת החומר ובהתנהגות המוזרה של חלקיקים מסוימים. הכל מסביבנו עשוי מחלקיקים זעירים הנקראים אטומים. אטומים מכילים חלקיקים קטנים יותר: נויטרונים ופרוטונים במרכז, ואלקטרונים בעלי מטען שלילי הנעים באזורים ספציפיים סביבם. אלקטרונים הם מרתקים מכיוון שהם יכולים להסתובב כלפי מעלה או מטה ויכולים לספוג אנרגיה כדי להתרחק מהמרכז או לשחרר אנרגיה כדי להתקרב. האנרגיה שהם סופגים או משחררים מגיעה במנות קטנות הנקראות פוטונים (יחידות של אנרגיית אור).
אלקטרונים ופוטונים מתנהגים בדרכים מוזרות. לדוגמה, אנחנו לא יכולים לאתר את המיקום המדויק של אלקטרונים - רק את האזור הסביר שלהם, אנחנו לא יודעים את רמת האנרגיה שלהם מכיוון שהם יכולים "לקפוץ" לרמות שונות, ואנחנו לא יכולים להיות בטוחים בספין שלהם כלפי מעלה או מטה. . אנו יכולים לשקול את האפשרויות המרובות הללו של מיקום האלקטרון, רמת האנרגיה והספין על ידי הנחה שכל האפשרויות נכונות בבת אחת - זה נקרא "סופרפוזיציה". אנחנו יכולים ליישם זאת גם על פוטונים. על ידי בחינת כל האפשרויות בבת אחת, נוכל לפתור בעיות מסובכות הרבה יותר מהר מכיוון שאנו יכולים לבדוק מספר פתרונות בו-זמנית במקום שנצטרך לבדוק אותם אחד בכל פעם. זה יכול לשמש כדי למצוא במהירות את המסלול המהיר ביותר מהבית לבית הספר, לגלות אילו תרופות עובדות מהר יותר או לגלות טכנולוגיות חדשות!
היש 22 עמודים של מאמרים על מחקר קוונטי באוסטרליה היום.